一种电力载波温湿度智能采集系统论文和设计-何金钢

全文摘要

本实用新型属于家用温度控制技术领域，提出了一种家用电力载波温湿度智能采集系统，包括多个采集终端，每个采集终端包括PLC‑485转换器，智能三相网关和温湿度采集器，PLC‑485转换器的信号输入端与温湿度采集器的输出端连接，信号输出端通过电力线与智能三相网关连接；智能三相网关与后台管理中心平台通信连接，PLC‑485转换器包括：电源模块，物联载波模块、RS485通信模块，电源模块的输入端与电力线连接；RS485模块的输入端与温湿度采集器的输出端连接，输出端与物联载波模块的输入端连接；物联载波模块的输出端通过电力线与智能三相网关连接。本实用新型可以将温湿度数据通过电力线传输至后台平台，可广泛应用于温度控制技术领域。

主设计要求

1.一种电力载波温湿度智能采集系统，其特征在于，包括多个采集终端，每个采集终端包括PLC-485转换器，智能三相网关和温湿度采集器；所述PLC-485转换器的信号输入端通过RS485通信方式与温湿度采集器的输出端连接，信号输出端通过电力线与所述智能三相网关连接；所述智能三相网关与后台管理中心平台通信连接；所述PLC-485转换器包括：电源模块，物联载波模块、RS485通信模块，所述电源模块的输入端与电力线连接，用于将220V交流电转化为直流电输出后给所述物联载波模块和RS485模块供电，所述RS485模块的输入端与温湿度采集器的输出端连接，所述RS485模块的输出端与所述物联载波模块的输入端连接，所述物联载波模块的输出端通过电力线与所述智能三相网关连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种电力载波温湿度智能采集系统，其特征在于，所述电源模块包括第一电源单元、第二电源单元和第三电源单元；

所述第一电源单元包括熔断器F1，共模电感T102、整流桥VC1、电源芯片D101、电容C107、电容108、电感L101、压敏电阻RV101、电阻R102、电阻R103、二极管VD102、电容C106、变压器T1、电容C101、电容C109、电阻R104、电阻R105、二极管整流器VD101、电容C104、电容C105和电阻R101，所述熔断器F1的一端与电力火线L连接，另一端通过压敏电阻RV101与电力零线N连接；所述共模电感T102的引脚2和引脚3分别与压敏电阻RV101的两端连接，引脚1和引脚4分别与整流桥VC1的交流输入端连接；所述整流桥VC1的直流输出正极与变压器T1的初级绕组的一端连接，直流输出负极通过电感L101接地；电容C107连接在整流桥VC1的直流输出正极和直流输出负极之间，电容C108连接在整流桥VC1的直流输出正极和地之间；电阻R102的一端与整流桥VC1的直流输出正极连接，另一端依次通过电阻R102和电阻R103后与二极管VD102的负极连接；二极管VD102的正极与变压器T1的初级绕组的另一端连接，电容C106并联连接在电阻R102的两端；变压器T1的次级绕组的一端与二极管整流器VD101的正极连接，另一端通过电阻R101与二极管整流器VD101的负极连接，电容C104和电容C105均并联连接在电阻R101的两端，二极管整流器VD101的负极为第一电源模块的12V直流电压输出正极，变压器T1的反馈绕组的一端依次通过电阻R104和电阻R105与地连接，变压器T1的反馈绕组的另一端接地，电源芯片D101的引脚D与变压器T1的初级绕组的另一端连接，引脚FB连接在电阻R104和电阻R105之间，引脚BP通过电容C109与地连接；

所述第二电源单元包括稳压芯片TS1、电阻R106、电阻R107、电阻R108、电阻R109、电容C8、电容C23、电容C110、电容C111、电容C112、二极管TS4和电感L102；所述稳压芯片TS1的引脚VIN与第一电源模块的12V直流电压输出正极连接，引脚VIN还通过电容C8接地，引脚EN通过电阻R107与引脚VIN连接，引脚EN还通过电容C23接地，引脚FB通过电阻R109与地连接，引脚GND接地，引脚BST通过串联连接的电容C110和电阻R106与引脚SW连接，引脚SW与电感L102的一端和二极管TS4的负极连接；二极管TS4的正极接地，电感L102的另一端通过并联连接的电容C111和电容C112与地连接，电感L102的另一端为第二电源单元的3.3V直流电压输出正极；稳压芯片TS1的引脚FB还通过电阻R108与电感L102的另一端连接；

所述第三电源单元包括稳压芯片TS2、电容C17、电容C14和电容C15；所述稳压芯片TS2的引脚Vin与第一电源模块的12V直流电压输出正极连接，引脚Vin通过电容C17与地连接，引脚GND与地连接，引脚Vout为第三电源单元的5V直流电压输出端正极，引脚Vout通过并联连接的电容C14和电容C15与地连接。

3.据权利要求2所述的一种电力载波温湿度智能采集系统，其特征在于，所述电源芯片D101的型号为LNK605DG，所述稳压芯片TS1的型号为MP2439J，所述稳压芯片TS2的型号为78L05。

4.据权利要求1所述的一种电力载波温湿度智能采集系统，其特征在于，所述RS485模块包括主芯片D2，主芯片D2的型号为3085A，主芯片D2的引脚A和引脚B分别与所述温湿度采集器的输出端连接，引脚R和引脚D分别与所述物联载波模块的输入端连接。

5.据权利要求4所述的一种电力载波温湿度智能采集系统，其特征在于，所述物联载波模块的包括主芯片M2和变压器T3，其中主芯片M2的型号为SSC1667，主芯片D2的引脚R与主芯片SSC1667的引脚2连接，主芯片D2的引脚D与主芯片SSC1667的引脚3连接，主芯片SSC1667的引脚7与所述变压器T3的引脚4连接，主芯片SSC1667的引脚8与所述变压器T3的引脚3连接，主芯片SSC1667的引脚9与所述变压器T3的引脚1连接，主芯片SSC1667的引脚10与所述变压器T3的引脚2连接，变压器T3的引脚5通过电容C119与电力火线连接，变压器T3的引脚6与电力零线连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于家用温度控制技术领域，具体涉及一种家用电力载波温湿度智能采集系统。

背景技术

随着科学技术的快速发展,智能化数据采集系统的应用已经成为必然，是实现能源节约、提高系统利用效率、降低系统维护成本的必然发展趋势，目前很多温控系统中的相关温湿度采集设备无法实现将数据及时准确的上传至系统平台，来为系统提供温控、显示等的准确数据信息，即使通过通信线缆实现了数据的上传也会有施工困难、成本较高、设备复杂多样的缺点。

实用新型内容

为适应温度的实际需求，本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种家用电力载波温湿度智能采集系统，不仅可以实现家用温控设备的远程监控，还可以避免复杂繁琐的线路施工。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种电力载波温湿度智能采集系统，包括多个采集终端，每个采集终端包括PLC-485转换器，智能三相网关和温湿度采集器；所述PLC-485转换器的信号输入端通过RS485通信方式与温湿度采集器的输出端连接，信号输出端通过电力线与所述智能三相网关连接；所述智能三相网关与后台管理中心平台通信连接；所述PLC-485转换器包括：电源模块，物联载波模块、RS485通信模块，所述电源模块的输入端与电力线连接，用于将220V交流电转化为直流电输出后给所述物联载波模块和RS485模块供电，所述RS485模块的输入端与温湿度采集器的输出端连接，所述RS485模块的输出端与所述物联载波模块的输入端连接，所述物联载波模块的输出端通过电力线与所述智能三相网关连接。

所述电源模块包括第一电源单元、第二电源单元和第三电源单元；

所述电源芯片D101的型号为LNK605DG，所述稳压芯片TS1的型号为MP2439J，所述稳压芯片TS2的型号为78L05。

所述RS485模块包括主芯片D2，主芯片D2的型号为3085A，主芯片D2的引脚A和引脚B分别与所述温湿度采集器的输出端连接，引脚R和引脚D分别与所述物联载波模块的输入端连接。

所述物联载波模块的包括主芯片M2和变压器T3，其中主芯片M2的型号为SSC1667，主芯片D2的引脚R与芯片SSC1667的引脚2连接，主芯片D2的引脚D与芯片SSC1667的引脚3连接，芯片SSC1667的引脚7与所述变压器T3的引脚4连接，芯片SSC1667的引脚8与所述变压器T3的引脚3连接，芯片SSC1667的引脚9与所述变压器T3的引脚1连接，芯片SSC1667的引脚10与所述变压器T3的引脚2连接，变压器T3的引脚5通过电容C119与电力火线连接，变压器T3的引脚6与电力零线连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果：本实用新型通过PLC-485转换器作为转换设备，将温湿度采集器采集的温湿度数据传输至后台平台，可以远程实现查看和操控的功能，在电力线载波技术的基础上对设备进行了改进，可以针对没有载波模块的设备进行通信连接，从而实现系统的完整性，并且通过电力线进行传输，避免了线路的布置施工，本实用新型可以广泛应用于家庭中无法实现远程监控的温控设备进行的系统优化。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种电力载波温湿度智能采集系统的结构框图；

图2为本实用新型实施例中第一电源单元的电路原理图；

图3为本实用新型实施例中第二电源单元的电路原理图；

图4为本实用新型实施例中第三电源单元的电路原理图；

图5为本实用新型实施例中RS485模块的电路原理图；

图6为本实用新型实施例中物联载波模块的电路原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例和附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供了一种电力载波温湿度智能采集系统，包括多个采集终端，每个采集终端包括PLC-485转换器，智能三相网关和温湿度采集器，所述PLC-485转换器的信号输入端通过RS485通信方式与温湿度采集器的输出端连接，信号输出端通过电力线与所述智能三相网关连接，所述智能三相网关与后台管理中心平台通信连接；从图中可以看出，每个PLC-485转换器，智能三相网关和温湿度采集器构成一个采集终端，多个采集终端构成一个采集系统。

如图1所示，所述PLC-485转换器包括：电源模块，物联载波模块和RS485通信模块，所述电源模块的输入端与电力线连接，用于将220V交流电转化为直流电输出后给所述物联载波模块和RS485模块供电，所述RS485模块的输入端与温湿度采集器的输出端连接，所述RS485模块的输出端与所述物联载波模块的输入端连接，所述物联载波模块的输出端通过电力线与所述智能三相网关连接。

具体地，所述电源模块包括第一电源单元、第二电源单元和第三电源单元；第一电源单元将220V交流电转化为24V直流电，第二电源单元将12V直流电转化为3.3V直流电压输出，第二电源单元将12V直流电转化为5V直流电压输出。

具体地，如图2所示，所述第一电源单元包括熔断器F1，共模电感T102、整流桥VC1、电源芯片D101、电容C107、电容108、电感L101、压敏电阻RV101、电阻R102、电阻R103、二极管VD102、电容C106、变压器T1、电容C101、电容C109、电阻R104、电阻R105、二极管整流器VD101、电容C104、电容C105和电阻R101，所述熔断器F1的一端与电力火线L连接，另一端通过压敏电阻RV101与电力零线N连接；所述共模电感T102的引脚2和引脚3分别与压敏电阻RV101的两端连接，引脚1和引脚4分别与整流桥VC1的交流输入端连接；所述整流桥VC1的直流输出正极与变压器T1的初级绕组的一端连接，直流输出负极通过电感L101接地；电容C107连接在整流桥VC1的直流输出正极和直流输出负极之间，电容C108连接在整流桥VC1的直流输出正极和地之间；电阻R102的一端与整流桥VC1的直流输出正极连接，另一端依次通过电阻R102和电阻R103后与二极管VD102的负极连接；二极管VD102的正极与变压器T1的初级绕组的另一端连接，电容C106并联连接在电阻R102的两端；变压器T1的次级绕组的一端与二极管整流器VD101的正极连接，另一端通过电阻R101与二极管整流器VD101的负极连接，电容C104和电容C105均并联连接在电阻R101的两端，二极管整流器VD101的负极为第一电源模块的12V直流电压输出正极，变压器T1的反馈绕组的一端依次通过电阻R104和电阻R105与地连接，变压器T1的反馈绕组的另一端接地，电源芯片D101的引脚D与变压器T1的初级绕组的另一端连接，引脚FB连接在电阻R104和电阻R105之间，引脚BP通过电容C109与地连接。

其中，第一电源单元为使用型号为LNK605DG的电源芯片D101的设计而成的初级侧稳压反激式电源，其输入端设置了压敏电阻RV101，进行浪涌防护；共模电感T102用于抑制共模噪声，并提供一定差模电感，提高开关电源输入端阻抗，防止开关电源中的电容对载波信号造成干扰；通过电力线输入的220VAC经电感T102由整流桥VC1进行整流，整流后的DC由大电容C107和C108进行滤波，电感L101、电容C107和C108组成一个π型滤波器，对差模传导EMI噪声进行衰减；经整流及滤波后的输入电压加在T1初级绕组一侧，D101中集成的MOSFET驱动变压器初级绕组的另一侧。漏感引起的漏极电压尖峰受到由R102、C106、R103及VD102组成的RCD-R钳位电路的限制；变压器的次级绕组由VD101进行整流，由C104、C105进行滤波；反馈电阻R104、R105用来确定输出电压调节阈值的中心。

具体地，如图3所示，所述第二电源单元包括稳压芯片TS1、电阻R106、电阻R107、电阻R108、电阻R109、电容C8、电容C23、电容C110、电容C111、电容C112、二极管TS4和电感L102；所述稳压芯片TS1的引脚VIN与第一电源模块的12V直流电压输出正极连接，引脚VIN还通过电容C8接地，引脚EN通过电阻R107与引脚VIN连接，引脚EN还通过电容C23接地，引脚FB通过电阻R109与地连接，引脚GND接地，引脚BST通过串联连接的电容C110和电阻R106与引脚SW连接，引脚SW与电感L102的一端和二极管TS4的负极连接；二极管TS4的正极接地，电感L102的另一端通过并联连接的电容C111和电容C112与地连接，电感L102的另一端为第二电源单元的3.3V直流电压输出正极；稳压芯片TS1的引脚FB还通过电阻R108与电感L102的另一端连接。

上述第二电源单元采用的是型号为MP2439GJ的稳压芯片TS1，其输入电压范围为4.5V～40V，可有效避开2MHz～12MHz的载波通信频段，减小对载波通信的影响，在引脚BST连接的电容C110上串入一个51欧姆的电阻R106，可以降低内部MOSFET的开通速度，从而降低EMI噪声的峰值强度；输出端采用电感L102\/33uH，并配以10uF的电容C11和100nF的电容C112，可有效减小+3.3V的纹波，提高载波通信灵敏度。

具体地，如图4所示，所述第三电源单元包括稳压芯片TS2、电容C17、电容C14和电容C15；所述稳压芯片TS2的引脚Vin与第一电源模块的12V直流电压输出正极连接，引脚Vin通过电容C17与地连接，引脚GND与地连接，引脚Vout为第三电源单元的5V直流电压输出端正极，引脚Vout通过并联连接的电容C14和电容C15与地连接。其中，稳压芯片TS2的型号为78L05。

具体地，如图5所示，为所述RS485模块的电路原理图，其中，所述RS485模块的主芯片D2的型号为3085A，主芯片D2的引脚A和引脚B分别与所述温湿度采集器的输出端连接，引脚R和引脚D分别与所述物联载波模块的输入端连接。3085A是一款半双工通信的高速收发器，其包含一路驱动器和一路接收器。具有失效保护电路，当接收器输入开路或短路时，确保接收器输出逻辑高电平。如果挂接在终端匹配总线上的所有发送器都禁用(高阻)，接收器将输出逻辑高电平。

具体地，如图6所示，所述物联载波模块包括主芯片M2和变压器T3，其中主芯片M2的型号为SSC1667；所述RS485模块的芯片3085A的引脚R与芯片SSC1667的引脚2连接，芯片3085A的引脚D与芯片SSC1667的引脚3连接，芯片SSC1667的引脚7与所述变压器T3的引脚4连接，芯片SSC1667的引脚8与所述变压器T3的引脚3连接，芯片SSC1667的引脚9与所述变压器T3的引脚1连接，芯片SSC1667的引脚10与所述变压器T3的引脚2连接，变压器T3的引脚5通过电容C119与电力火线连接，变压器T3的引脚6与电力零线连接。SSC1667载波芯片是一款小型化、宽带高速的电力线载波通信模块，其内部集成32位处理器，采用OFDM数字调制解调方式传输，具有通信速率快、灵敏度高、通信可靠、抗干扰能力强等特点。

本实用新型的工作原理如下：PLC-485转换器通过电力线与智能三相网关连接，通过RS485通信与温湿度采集器连接，一方面，PLC-485转换器可以通过RS485模块接收温湿度采集器采集的温湿度信号，另一方面还可以通过物联载波模块将485数据信号转化为可以在电力线上传输的电力线载波信号，电力载波信号通过电力线与智能网关连接，智能网关将其上传给后台服务中心。

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

设计图

一种电力载波温湿度智能采集系统论文和设计

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主设计要求

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